[發明專利]一種地質塊體的三維建模方法

在審

• 申請號: 201710519029.4
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107301678A
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 李海楓;張國新;彭校初
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司11100
• 代理人: 滿靖

1.一種地質塊體的三維建模方法，其特征在于，它包括步驟：

1)給定待建模的地質塊體模型和空間裂隙面的幾何描述；

2)對于待建模的地質塊體模型，求取其上邊界面與邊界面之間、裂隙面與裂隙面之間以及邊界面與裂隙面之間形成的跡線，進而獲得邊界面和裂隙面上形成的棱邊；

3)棱邊經正則化處理后，利用邊界算子并根據環路搜索準則進行搜索后形成有向環，基于對有向環的屬性判斷以及有向環間的包含關系判斷形成有向面；

4)有向面經正則化處理后，利用邊界算子并根據空間殼搜索準則進行搜索后形成有向殼，基于對有向殼的屬性判斷以及有向殼間的包含關系判斷形成有向體；

5)對形成的各有向體經塊體拓撲性檢查和塊體體積總和檢查，判斷形成的各有向體是否可構成待建模的地質塊體模型：若可構成，則三維建模成功并結束。

2.如權利要求1所述的地質塊體的三維建模方法，其特征在于：

在所述步驟1)中：

所述待建模的地質塊體模型為任意空間、呈凹或凸狀的單連通多面體，所述待建模的地質塊體模型的幾何描述包括兩部分：一部分是幾何信息，以角點空間坐標來表示；另一部分是拓撲信息，以組成所述待建模的地質塊體模型的各邊界面上的封閉環路的點序列來表示；

在假設所述裂隙面的初始形態為內接于圓形的正多邊形的基礎上，根據裂隙面的延伸是否受到其它裂隙面的約束來進行修正：若受到約束，則根據與其它裂隙面的相交線段，將所述裂隙面的初始形態修正為相應不規則多邊形；反之，所述裂隙面直接采用初始形態來表示。

3.如權利要求1所述的地質塊體的三維建模方法，其特征在于：

所述步驟2)包括如下步驟：

2-1)對邊界面與邊界面之間、裂隙面與裂隙面之間、裂隙面與邊界面之間進行求交運算來獲取相交線段，記為跡線；

2-2)對跡線進行兩兩相交運算，獲取邊界面、裂隙面上形成的棱邊。

4.如權利要求1所述的地質塊體的三維建模方法，其特征在于：

所述步驟3)包括如下步驟：

3-1)對棱邊進行正則化處理，以刪除各裂隙面和各邊界面上的孤立棱邊和“懸空”棱邊；

3-2)將棱邊視為有向邊，對每個有向邊利用邊界算子，并根據環路搜索最大右轉角準則進行空間環路搜索，形成空間環路，記為有向環；

3-3)判斷有向環的屬性：每個有向環為內環還是外環，以形成內環集合和外環集合；

3-4)選取每個外環的外側域內的任意一點作為其特征點；

3-5)對內環集合中的所有內環進行如下遍歷，來獲得內環與外環相互之間的包含關系：基于內環集合中的一內環，對外環集合中的所有外環進行遍歷操作，通過各外環的特征點是否屬于此內環來判斷此內環與各外環之間的包含關系；

3-6)根據內環與外環互相之間的包含關系，在各裂隙面、各邊界面上生成有向面。

5.如權利要求4所述的地質塊體的三維建模方法，其特征在于：

所述步驟3-2)中的環路搜索最大右轉角準則是指：

A)以任一邊界面或裂隙面上的任一有向邊及此有向邊上任一角點分別作為當前有向邊、當前角點，然后沿右手握拳，大拇指朝向當前搜索的有向面的法向矢量所指方向時其余四指所指方向，以當前角點為中心旋轉當前有向邊，來找到與當前有向邊構成最大角度的有向邊，從而把找到的有向邊作為新的當前有向邊以及把找到的有向邊上異于前一環路搜索所使用角點的角點作為新的當前角點，以進行下一環路搜索，如此繼續進行環路搜索，直至找不到構成最大角度的有向邊，從而形成有向環；

B)重復執行步驟A)，直至當前搜索的邊界面或裂隙面上的所有有向邊被全部遍歷；

C)重復執行步驟B)、C)，直至所有邊界面和所有裂隙面全部被執行過環路搜索。